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2021 年度 実績報告書

光合成CO2固定代謝の進化的分子基盤の解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K22281
研究機関神戸大学

研究代表者

蘆田 弘樹  神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (50362851)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワードRuBisCO / カルビンサイクル / アーキア
研究実績の概要

光合成を行わないメタン生成アーキアが有する光合成カルビンサイクルの進化的原型代謝回路の機能解析を行うため、この代謝回路で中心的働きをするCO2固定反応を触媒するRuBisCOの酵素学的特性を解析した。前年度までに、メタン生成アーキアRuBisCOのカルボキシラーゼ反応における、CO2に対するミカエリスメンテン定数、CO2/02反応比特異性係数を解析し、光合成RuBisCOと比較するとともに、この酵素がメタン生成アーキアにおいてCO2固定に寄与できる可能性を明らかにしていた。そこで、今年度は、さらなる酵素学的特性の解析を行った。メタン生成アーキアRuBisCOの大腸菌発現系を構築し、アフィニティータグ精製を行ったリコンビナントRuBisCOを用いて、Native-PAGEおよびゲルろ過クロマトグラフィーによる多量体構造を解析した。その結果、このRuBisCOはホモ10量体構造であることが示唆され、他のメタン生成アーキアRuBisCOと同じ構造であった。さらに、RuBisCOカルボキシラーゼ反応の基質であるリブロース-1,5-ビスリン酸に対するミカエリスメンテン定数を解析した。その結果、このメタン生成アーキアRuBisCOの値は、植物RuBisCOの120倍、シアノバクテリアRuBisCOの9.5倍、光合成細菌RuBisCOの3倍と高く、リブロース-1,5-ビスリン酸に対する親和性がこれまでに報告されているRuBisCOと比較して非常に低いことが明らかになった。また、RuBisCOが触媒能を発揮するためには、触媒残基201番のリジン残基が基質とは異なるCO2によってカルバミル化される活性化が必要であるため、この活性化を光合成RuBisCOと比較した。その結果、メタン生成アーキアRuBisCOの活性化には光合成RuBisCOよりも長時間を要することが明らかになった。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2022 2021

すべて 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] CO2固定酵素RuBisCOの環境応答2022

    • 著者名/発表者名
      蘆田弘樹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会 シンポジウム 新・代謝制御ストラテジー
    • 招待講演
  • [学会発表] RuBisCO研究とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      蘆田弘樹
    • 学会等名
      東京都立大学 生命科学教室セミナー
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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